[发明专利]用于PVD溅射腔室的可偏压式通量优化器/准直器

说明书

在本文描述的一些实施方式中，提供一种可偏压准直器。使所述准直器偏压的能力允许控制溅射物质所穿过的电场。在本公开内容的一些实施方式中，提供了一种具有高有效深宽比，同时维持沿所述准直器的六边形阵列的所述准直器周边的低深宽比的准直器。在一些实施方式中，提供了在六边形阵列中带有陡峭入口边缘的准直器。已经发现，在所述准直器中使用陡峭入口边缘减少了所述六边形阵列的单元的沉积突悬和沉积堵塞。这些各种特征使得膜均匀性得到改善并且延长了所述准直器和工艺配件的寿命。

本申请是申请日为2016年10月27日、申请号为201610958470.8、发明名称为“用于PVD溅射腔室的可偏压式通量优化器/准直器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开内容的实施方式一般地涉及一种用于将材料均匀溅射沉积到基板上的高深宽比特征的底部和侧壁中的装置和方法。

背景技术

以可靠的方式产生亚半微米(sub-half micron)和更小的特征是半导体器件的下一代甚大规模集成(VLSI)和超大规模集成(ULSI)的关键技术挑战之一。然而，随着电路技术不断地最小化，VLSI和ULSI技术中不断收缩尺寸的互连件已经对处理能力有额外的需求。例如，随着下一代器件的电路密度的增加，互连件(诸如通孔、沟槽、触点、栅极结构和其它特征、以及在它们之间的介电材料)的宽度减小，而电介质层的厚度保持基本上恒定，由此特征的深宽比增加。

溅射(也称物理气相沉积(PVD))广泛用来在集成电路中沉积金属特征。溅射用于沉积用作扩散阻挡层、种晶层、主要导体、抗反射涂层和蚀刻停止层的层。源材料(诸如靶)被通过电场强烈加速的离子轰击。轰击使材料从靶射出，并且材料随后沉积在基板上。在沉积过程中，射出的颗粒可沿不同方向行进，而非大体上正交于基板表面，这造成了在基板中的高深宽比特征的拐角上形成的突悬结构。突悬可不利地造成形成在沉积材料内的孔洞或空隙，从而造成所形成特征的导电性减小。高深宽比几何形状更难实现无空隙的填充。

一种已发展成允许使用溅射在高深宽比特征底部中沉积薄膜的技术是准直器溅射。准直器是定位在溅射源与基板之间的过滤板。准直器通常具有均匀厚度，并且包括形成为穿过厚度的多个通道。溅射材料在准直器的从溅射源到基板的路径上穿过准直器。准直器会滤出或收集本将以超过期望角度的锐角来撞击工件的材料。

通过给定的准直器来完成的材料过滤的实际量是取决于穿过准直器的孔隙的深宽比。材料(诸如沿近似于垂直于基板的路径来行进的颗粒)穿过准直器，并且沉积在基板上。这允许了在高深宽比特征底部中实现改进的覆盖。然而，在使用通常具有整体上六边形的形状的现有技术准直器时存在某些问题。不利的是，带现有技术准直器的PVD腔室经常发生单元堵塞，并且由于六边形准直器的拐角的遮挡而在基板边缘附近留下六点沉积。

因此，需要提高通过PVD技术在基板上沉积源材料的均匀性。

发明内容

本公开内容的实施方式一般地涉及一种用于将材料均匀溅射沉积到基板上的高深宽比特征的底部和侧壁中的装置和方法。在一个实施方式中，提供一种准直器。所述准直器包括：主体，所述主体具有中心区域；周边区域；和过渡区域，所述过渡区域设置在所述中心区域与所述周边区域之间。所述准直器具有：第一多个孔隙，所述第一多个孔隙在所述中心区域中，具有第一深宽比；第二多个孔隙，所述第二多个孔隙在所述周边区域中，具有第二深宽比，所述第二深宽比小于所述第一深宽比；以及第三多个孔隙，所述第三多个孔隙在所述过渡区域中。所述第三多个孔隙被切割成使得所述过渡区域形成将所述中心区域包围的圆锥形状。所述第一多个孔隙、所述第二多个孔隙和所述第三多个孔隙的上部部分包括入口角部分。